Abstract Previously, we described a large collection of Drosophila strains that each carry an artificial exon containing a T2AGAL4 cassette inserted in an intron of a target gene based on CRISPR-mediated homologous recombination (Lee et al ., 2018). These alleles permit numerous applications and have proven to be very useful. Initially, the homologous recombination-based donor constructs had long homology arms (>500 bps) to promote precise integration of large constructs (>5kb). Recently, we showed that in vivo linearization of the donor constructs enables insertion of large artificial exons in introns using short homology arms (100-200 bps) (Kanca et al ., 2019a). Shorter homology arms make it feasible to commercially synthesize homology donors and minimize the cloning steps for donor construct generation. Unfortunately, about 50% of Drosophila genes lack suitable coding introns for integration of artificial exons. Here, we report the development of new set of constructs that allow the replacement of the coding region of genes that lack suitable introns with a KozakGAL4 cassette, generating a knock-out/knock-in allele that expresses GAL4 similarly as the targeted gene. We also developed custom vector backbones to further facilitate and improve transgenesis. Synthesis of homology donor constructs in custom plasmid backbones that contain the target gene sgRNA obviates the need to inject a separate sgRNA plasmid and significantly increases the transgenesis efficiency. These upgrades will enable the targeting of nearly every fly gene, regardless of exon-intron structure, with a 70-80% success rate.

Abstract In most eukaryotic cells fatty acid synthesis occurs in the cytoplasm as well as in mitochondria. However, the relative contribution of mitochondrial fatty acid synthesis (mtFAS) to the cellular lipidome of metazoans is ill-defined. Hence, we studied the function of the fly Mitochondria enoyl CoA reductase (Mecr), the enzyme required for the last step of mtFAS. Loss of mecr causes lethality while neuronal loss leads to progressive neurological defects. We observe an elevated level of ceramides, a defect in Fe-S cluster biogenesis and increased iron levels in mecr mutants. Reducing the levels of either iron or ceramide suppresses the neurodegenerative phenotypes indicating that increased ceramides and iron metabolism are interrelated and play an important role in the pathogenesis. Mutations in human MECR cause pediatric-onset neurodegeneration and patient-derived fibroblasts display similar elevated ceramide levels and impaired iron homeostasis. In summary, this study shows an as-yet-unidentified role of mecr/MECR in ceramide and iron metabolism providing a mechanistic link between mtFAS and neurodegeneration.

We previously reported a CRISPR-mediated knock-in strategy into introns of Drosophila genes, generating an attP - FRT-SA-T2A-GAL4-polyA-3XP3-EGFP-FRT-attP transgenic library for multiple uses (Lee et al., 2018b). The method relied on double stranded DNA (dsDNA) homology donors with ~1 kb homology arms. Here, we describe three new simpler ways to edit genes in flies. We create single stranded DNA (ssDNA) donors using PCR and add 100 nt of homology on each side of an integration cassette, followed by enzymatic removal of one strand. Using this method, we generated GFP-tagged proteins that mark organelles in S2 cells. We then describe two dsDNA methods using cheap synthesized donors flanked by 100 nt homology arms and gRNA target sites cloned into a plasmid. Upon injection, donor DNA (1 to 5 kb) is released from the plasmid by Cas9. The cassette integrates efficiently and precisely in vivo . The approach is fast, cheap, and scalable.